Производство заготовок холодной листовой штамповкой

Цель работы: 1. Изучить базовые технологические операции листовой штамповки.

2. Изучить конструктивные особенности штампа для выполнения операции вырубки и пробивки и принцип его действия.

3. Освоить методики расчета элементов штампа для выполнения разделительных операций.

Оборудование, инструмент и заготовки: гидравлический пресс, штамп для вырубки и пробивки, слесарный инструмент, штангенциркуль, пластины из малоуглеродистой стали, дюралюминия и других сплавов толщиной 1,0; 1,3; 1,5 мм.

 

Теоретические основы получения заготовок

Формообразующие операции: гибка, вытяжка без утонения вытяжка с утонением заготовок, отбортовка, обжим стенок заготовок, формовка (рисунок 4, лаб. работа № 1).

Разделительные операции предусматривают предварительную разделку листа, полосы или ленты на технологически необходимые мерные заготовки. Все формообразующие и разделительные операции выполняются специальным инструментом – штампом.

Штамп – сборная конструкция, состоящая из нескольких деталей различного функционального назначения. Рабочие элементы штампа – матрица и пуансон, осуществляющие разделение заготовки или ее формоизменение. Вырубной штамп состоит из двух цилиндров со сквозными вертикальными отверстиями. В нижнюю часть цилиндра матрицы 1 (рисунок 1) в горизонтально расположенный канал вставляют заготовки из различных сплавов в форме тонких пластин различной толщины. В верхний цилиндр матрицы с заготовкой для испытания ее в направляющий канал вставляют цилиндр сплошного сечения – пуансон 2 (рисунок 1). Пуансон составной и выполнен из сплавов, отличающихся твердостью и режущей способностью без притупления кромок: углеродистая сталь 3 (рисунок 1) и легированная инструментальная сталь 2 (рисунок 1). Сверху пуансон накрывают головкой 4 (рисунок 1) для равномерной передачи нагрузки на заготовку при выполнении эксперимента. В собранном виде полученная система устанавливается на пресс, зажимается между плитами и сжимается усилием, возникающим при подъеме нижней плиты (верхняя плита неподвижная) гидравлической системой оборудования.

Вырубка и пробивка осуществляется вследствие сдвига одной части заготовки относительно другой. В результате вырубки образуется изделие, пробивкой получают отверстие, и при этом образуется отход. Сущность операции вырубки (пробивки) заключается в полном отделении части материала по замкнутому контуру, причем отделяемая часть является изделием (заготовкой) при вырубке, отходом – при прошивке. Эта операция выполняется в штампах на листоштамповочных, эксцентриковых и винтовых фрикционных прессах.

 

1 – матрица; 2,3 – пуансон; 4 – головка

 

Рисунок 1 – Вырубной штамп

 

Величина зазора (Z) при вырубке (пробивке) зависит от вида и толщины (s) штампуемого материала и растет с увеличением его толщины, твердости, прочности:

 

Z = Z_o∙s/100,

 

где Z_o – зазор, учитывающий свойства материала, %. Величина его составляет для мягких сплавов – 5 %, для сплавов средней твердости – 6 %, для твердых – 9 %.

При вырубке внутренний (рабочий) диаметр матрицы (D_мв) меньше на величину зазора:

а) размер матрицы: D_мв = D_заг;

б) размер пуансона: D_пв = D_заг – 2 Z.

При пробивке диаметр пуансона равняется диаметру отверстия детали (заготовки), а рабочий диаметр матрицы на зазор больше:

а) размер пуансона: D_пп = D_заг;

б) размер матрицы: D_мп = D_заг + 2 Z.

Высота блестящего пояска в отверстии получается несколько больше высоты блестящего пояска на поверхности вырубленной детали, что объясняется различием схем напряженного состояния материала у режущих кромок матрицы и пуансона.

Рассчитывают усилия вырубки (пробивки), чтобы выбрать необходимое оборудование для выполнения операций. Усилие Р (Н) при вырубке (пробивке) в штампах с параллельными режущими кромками определяется расчетом по формуле:

 

P = L ∙ s,

 

где L – длина вырубаемого (пробиваемого) контура, мм;

s – толщина штампуемого материала, мм;

σ_в – временное сопротивление материала разрушению при растяжении (предел прочности), МПа.

Порядок выполнения работы

1. Разобрать штамп, определить функциональное назначение его деталей, изучить принцип действия.

2. Произвести обмер рабочих отверстий матрицы и пуансона.

3. Замерить толщину образца – пластины.

4. Пластину из испытуемого сплава вставить в сквозное отверстие матрицы, установить пуансон в направляющий канал. Штамп с пластинами зажать между плитами пресса и нагружать до полного отделения вырубного материала (продавливание сопровождается глухим ударом и резким падением показания манометра). Зафиксировать величину усилия вырубки (пробивки). Продолжить еще некоторое время поднимать поршень пресса, чтобы пуансон вытолкнул вырубленную деталь.

5. Эксперимент по п. 4 выполнить на заготовках различной толщины: 1,0; 1,3;
1,5 мм из низкоуглеродистой стали, алюминиевого и медного сплавов. Результаты записать в табл. 1.

 

Таблица 1 – Результаты эксперимента

№ п/п	Материал	Диаметр, мм	Толщина пластины, мм	Усилие вырубки, кН	Сопротивление срезу, МПа
матрицы	пуансона

 

6. Установить зависимость между толщиной пробиваемых пластин для сплавов и величиной усилия вырубки.

Содержание отчета

В отчете указать цель работы, привести эскиз штампа для вырубки и пробивки, результаты испытаний различных сплавов и установить зависимость усилия вырубки (пробивки) от толщины заготовок.

Контрольные вопросы

1. Перечислите виды работ по холодной листовой штамповки.

2. Какой материал используют для изготовления штампов ХЛШ?

3. Перечислите оборудование для ХЛШ.

4. Перечислите составные части штампа для пробивки и вырубки.

5. Оцените достоинства и недостатки ХЛШ.

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА